Astronomía: descubren el cuásar más distante a más de 13.000 millones de años luz

El cuásar más lejano conocido fue localizado a más de 13.000 millones de años luz de la Tierra impulsado por un agujero negro supermasivo más de 1600 millones de veces más masivo que el Sol y más de 1000 veces más brillante que toda nuestra Vía Láctea.

El cuásar, llamado J0313-1806, se ve como era cuando el Universo tenía solo 670 millones de años y está proporcionando a los astrónomos información valiosa sobre cómo se formaron las galaxias masivas, y los agujeros negros supermasivos en sus núcleos, en el Universo primitivo.

El nuevo descubrimiento, presentado por sus autores en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense y en un artículo en Astrophysical Journal Letters, supera el récord de distancia anterior para un cuásar establecido hace tres años. Las observaciones con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) en Chile confirmaron la medición de distancia con alta precisión.

Los cuásares ocurren cuando la poderosa gravedad de un agujero negro supermasivo en el núcleo de una galaxia atrae el material circundante que forma un disco en órbita de material sobrecalentado alrededor del agujero negro. El proceso libera enormes cantidades de energía, lo que hace que el cuásar sea extremadamente brillante, a menudo eclipsando al resto de la galaxia. El agujero negro en el núcleo de J0313-1806 es dos veces más masivo que el del poseedor del récord anterior y ese hecho proporciona a los astrónomos una pista valiosa sobre tales agujeros negros y su efecto en las galaxias anfitrionas.

"Esta es la evidencia más temprana de cómo un agujero negro supermasivo está afectando a la galaxia que lo rodea. A partir de las observaciones de galaxias menos distantes sabemos que esto tiene que suceder, pero nunca lo habíamos visto tan temprano en el Universo", destacó Feige Wang, miembro del Hubble del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona y líder del equipo de investigación.

La enorme masa del agujero negro de J0313-1806 en un momento tan temprano en la historia del Universo descarta dos modelos teóricos de cómo se formaron tales objetos, reconocen los astrónomos. En el primero de estos modelos, las estrellas masivas individuales explotan como supernovas y colapsan en agujeros negros que luego se fusionan en agujeros negros más grandes.

En el segundo, densos cúmulos de estrellas colapsan en un enorme agujero negro. En ambos casos, sin embargo, el proceso tarda demasiado en producir un agujero negro tan masivo como el de J0313-1806 en la edad en que lo vemos. "Esto te dice que no importa lo que hagas, la semilla de este agujero negro debe haberse formado por un mecanismo diferente. En este caso, es un mecanismo que involucra grandes cantidades de gas de hidrógeno frío primordial colapsando directamente en un agujero negro semilla", explicó Xiaohui Fan, también de la Universidad de Arizona.

Las observaciones de ALMA de J0313-1806 proporcionaron detalles tentadores sobre la galaxia anfitriona del cuásar, que está formando nuevas estrellas a una velocidad 200 veces superior a la de nuestra Vía Láctea. "Esta es una tasa de formación de estrellas relativamente alta en galaxias de edad similar, e indica que la galaxia anfitriona del cuásar está creciendo muy rápido", señaló Jinyi Yang, el segundo autor del informe, también de la Universidad de Arizona. El brillo del cuásar indica que el agujero negro se traga el equivalente a 25 soles cada año. La energía liberada por esa alimentación rápida, dicen los astrónomos, probablemente está impulsando una poderosa salida de gas ionizado que se ve moviéndose a aproximadamente el 20% de la velocidad de la luz. Se cree que estos flujos de salida son los que finalmente detienen la formación de estrellas en la galaxia.

"Creemos que esos agujeros negros supermasivos fueron la razón por la que muchas de las grandes galaxias dejaron de formar estrellas en algún momento. Observamos esta extinción en épocas posteriores, pero hasta ahora, no sabíamos qué tan temprano comenzó este proceso en la historia del Universo. Este cuásar es la evidencia más temprana de que la extinción puede haber estado ocurriendo en tiempos muy tempranos", explicó Fan. Este proceso también dejará al agujero negro sin nada para comer y detendrá su crecimiento, señaló Fan.

Además de ALMA, los astrónomos utilizaron el telescopio Magellan Baade de 6,5 metros, el telescopio Gemini North y el Observatorio WM Keck en Hawai y el telescopio Gemini South en Chile. Ahora los astrónomos planean continuar estudiando J0313-1806 y otros cuásares con telescopios terrestres y espaciales.